Методи шифрування аналогового і цифрового сигналів

Історично методи шифрування інформації розвивалися крок в крок із розвитком техніки передачі, зберігання та обробки інформації.

По-перше, поява та широке впровадження перших систем телефонного зв’язку, носієм інформації у яких був спочатку лише аналоговий сигнал (оскільки природа мовного сигналу аналогова), обумовило потребу в розробці методів автоматизованого шифрування цього виду сигналів.

По-друге, поява та широке впровадження систем документованого зв’язку, першим представником якого можна вважати телеграфний зв'язок, обумовило потребу в розробці методів автоматизованого шифрування дискретних, тобто цифрових сигналів.

На сьогоднішній день відомо два способи шифрування аналогового сигналу – це:

Ø зворотне перетворення характеристик аналогового сигналу з використанням ключа, що визначає його характеристики, яке отримало назву аналогового шифрування чи скремблювання;

Ø попереднє зворотне перетворення аналогового сигналу в цифрову форму, до якого потім застосовуються звичайні методи шифрування дискретного сигналу.

Як ми побачимо далі перший спосіб дозволяє забезпечити лише тимчасову стійкість криптографічних перетворень, що характеризується незначним часом, який необхідний для проведення успішного дешифрування. Другий же спосіб, дозволяє реалізувати методи КЗІ гарантованої стійкості (хоча вони стали доступними в телефонії лише з появою першої цифрової техніки), і це саме ті методи, які ми будемо вивчати далі в рамках нашої дисципліни.

Однак, виходячи з того, що методи скремблювання поки ще використовуються в системах захищеної телефонії і, без сумніву, представляють історичний інтерес в криптографії, розглянемо основні принципи їх побудови та питання їх криптографічної стійкості.

Перш ніж перейти до розгляду методів скремблювання, необхідно зупинитися на деяких основних характеристиках аналогових сигналів.

Рисунок 1. Типовий приклад аналогового сигналу

На рисунку ми бачимо безперервний у часі електричний сигнал, що змінюється по амплітуді та частоті. Зміна амплітуди, як правило, оцінюється напругою електричного сигналу.

Аналогові або безперервні сигнали характеризуються своїм спектром.

Спектр сигналу – це еквівалентний йому набір синусоїдальних складових. Спектр сигналу розраховується за допомогою розкладання функції, яка виражає залежність форми сигналу від часу, в ряд Фур'є.

Ряд Фур'є – це спосіб представлення довільної складної функції сумою простіших.

Скремблери перетворюють аналоговий мовний сигнал за допомогою зворотної зміни його амплітудних, частотних і часових параметрів у різних комбінаціях, і це є основні складові всіх відомих методів аналогового шифрування.

У сучасній криптографії розглядають два основних підходи до реалізації методів скремблювання, а саме.

1. Скремблювання в частотній області аналогового сигналу:

Ø частотна інверсія (або інверсія спектру сигналу);

Ø розподіл смуги частот сигналу на ряд сегментів (піддіапазонів спектру сигналу) та наступним перемішуванням їх (перестановками аналогового сигналу у частотній області), а можливо ще й з додатковою інверсією окремих або всіх із визначених сегментів.

Ø 2. Скремблювання в часовій області аналогового сигналу представляє собою процес розбиття сигналу в часі на сегменти (кадри) та перемішування їх (перестановки аналогового сигналу у часі).

При шифруванні усі перестановки сегментів аналогового сигналу в часовій і в частотній областях здійснюються згідно із законом псевдовипадкової послідовності, що виробляється шифратором по ключу для кожного мовного повідомлення окремо. Інакше, це вже будуть не методи шифрування, а методи кодування інформації.

Дата добавления: 2014-01-07